(57)【要約】【課題】ダム湖、湖沼等の閉鎖性水域でアオコの発生を根本的に抑制して、低コストで効果的なアオコ増殖抑制方法を提供すること。【解決手段】貯水池の貯水位を非出水期に運用平均水位より所定の水深下げることにより貯水池の底泥を露出させる底泥露出工程と、底泥露出工程の後に底泥露出工程により露出した底泥を一定期間干し上げる底泥干上工程と、底泥干上工程により干し上げた底泥を表面から所定の深さだけ取り除く底泥取除工程と、を設けた。この方法によってアオコの主原因種であるミクロキスティスが底泥と共に除去され、翌年アオコが増殖する時期が来ても、その原因種であるミクロキスティスが除去されているのでアオコは増殖しない。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダム又は湖沼等の貯水池にて増殖するアオコの増殖抑制方法において、
前記貯水池の貯水位を非出水期に運用平均水位より所定の水深下げることにより前記貯水池の底泥を露出させる底泥露出工程と、
該底泥露出工程により露出した底泥を表面から所定の深さだけ取り除く底泥取除工程と、
を有することを特徴とするアオコ増殖抑制方法。
【請求項２】
前記底泥露出工程の後であって前記底泥取除工程の前に、該底泥露出工程により露出した底泥を一定期間干し上げる底泥干上工程を有することを特徴とする請求項１に記載のアオコ増殖抑制方法。
【請求項３】
前記底泥干上工程の一定期間は、３０日以上であることを特徴とする請求項２に記載のアオコ増殖抑制方法。
【請求項４】
前記底泥露出工程における前記所定の水深は、前記貯水池で太陽光が到達しない水深であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のアオコ増殖抑制方法。
【請求項５】
前記底泥取除工程における前記所定の深さは、前記露出した底泥を調べて大多数のミクロキスティスが含まれる泥質層の厚さ分だけであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のアオコ増殖抑制方法。
【請求項６】
前記底泥取除工程は、前記底泥露出工程で露出した底泥の全面積の少なくとも５０％以上に対して行うことを特徴とする請求項５に記載のアオコ増殖抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アオコ増殖抑制方法、特にダム湖、湖沼等の閉鎖性水域で増殖するアオコの増殖抑制方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダム湖、池、湖沼、貯水池、ダムの入り江、堀又は海域等の閉鎖性水域若しくは微流動水域には、植物プランクトン等を含む浮遊懸濁物質が滞留している。それらの代表的なものがアオコである。アオコは出水期（６月から１０月までの期間を指す）、特に７月から９月にかけて増殖し、増殖したアオコをそのまま放置しておくと、環境上の問題のみならず水域に生息する動植物の生死の問題も発生するため、それらのアオコを積極的に消滅させ又は回収することが行われている。
【０００３】
増殖したアオコは、水面若しくは水面近傍に浮遊している。この浮遊しているアオコを効率良く採取するために、多くの特許文献で開示された技術によれば、水域に強制的に回流又は渦流を発生させ、これらの発生させた回流又は渦流によってアオコを中心側に集め、これを吸入口から、この吸入口に接続されている吸水ポンプ等により吸引・採取する方法または，吸水ポンプ等により吸引・湖底へ噴出させる方法等さまざまな方策が採用されている。
【０００４】
例えば、特許文献１は、上記の回流又は渦状の水流を利用するもので、アオコ等の水面浮遊物を広い範囲で回収することができる水質浄化装置及び水質浄化方法を提供することを目的として、以下の構成を開示している。すなわち、周囲に複数の翼部を備えた回転翼を有する回流発生手段の中心部に吸水管の吸込口を配置し、上記の回転翼の回転と共に吸込口から吸水動作を行わせて、吸込口を中心とした渦状の水流を直径の広い範囲の水域に発生させている。この渦状の水流により、水域上に浮遊するアオコを吸込口に集め、水と共に吸引して回収するというものである。ここで、吸込口は水面下に配置され、複数の翼部を備えた回転翼は水中においてこの吸込口を中心として回転する構成になっている。
【０００５】
すなわち、特許文献１の採取方法は、水中にある吸水管の吸込口を取り巻くように回転翼を設け、この回転翼によって吸込口周囲に環状の水流を発生させると共に、吸込口から吸水動作を行わせて渦状の水流を発生させ、この渦状の水流にアオコを乗せて前記吸込口へ導くというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３０３４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の回収装置は、水中に位置する吸水管の吸込口を取り巻くように回転翼を設け、この回転翼によって吸込口周囲に環状の水流を発生させると共に吸込口から吸水動作を行わせて渦状の水流を発生させ、この渦状の水流にアオコを捕捉させて吸込口に誘導している。したがって、上記の特許文献１の回収装置においては、回流発生手段により吸込口周囲のアオコが採取されることとなる。
【０００８】
しかし、特許文献１を含む従来の特許文献では、出水期に増殖し水面等に浮遊するアオコを吸引・採取若しくは回収して取り除くという発想に基づくものであり、アオコの増殖を根本的に抑制するものではなかった。したがって、上記の回収装置では貯水池の一部分だけのアオコしか取り除くことができないため、貯水池全体に亘りアオコを取り除くには、回収装置を貯水池全体に移動させる必要があり、膨大な時間とコストが掛かっていた。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ダム湖、湖沼等の閉鎖性水域でアオコの増殖を根本的に抑制して、低コストで効果的なアオコ増殖抑制方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載のアオコ増殖抑制方法は、
ダム又は湖沼等の貯水池にて出水期に増殖するアオコの増殖抑制方法において、前記貯水池の貯水位を非出水期に運用平均水位より所定の水深に下げることにより前記貯水池の底泥を露出させる底泥露出工程と、該底泥露出工程により露出した底泥を表面から所定の深さだけ取り除く底泥取除工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
アオコの主原因種はミクロキスティスであり、出水期（６月から１０月までの期間を指す）に、特に７月から９月の期間に増殖したミクロキスティスは、出水期を過ぎると貯水池の底泥に沈殿し、栄養細胞として底泥中で越冬する。翌年の出水期に休眠していたミクロキスティスは、水温上昇（１８℃以上）により発芽し、水面へ浮上すると共に増殖することとなる。したがって、１１月から翌年の５月までの非出水期に、貯水池の貯水位を運用平均水位より所定の水深下げて、底泥を露出させ、露出した底泥を表面から所定の深さだけ取り除くことによってミクロキスティスを除去することができ、翌年アオコが増殖する時期が来ても、その原因種であるミクロキスティスが貯水池から除去されているのでアオコは増殖しないこととなる。このようにしてアオコ増殖の問題を根本的に解決することが可能である。したがって、低コストで効果的にアオコの増殖を抑制することができることとなる。
【００１２】
請求項２に記載のアオコ増殖抑制方法は、請求項１に記載のアオコ増殖抑制方法において、
前記底泥露出工程の後であって前記底泥取除工程の前に、該底泥露出工程により露出した底泥を一定期間干し上げる底泥干上工程を有することを特徴とする。底泥干上工程を実行することにより、底泥に含まれる水分が干し上げ日水に比例してある程度蒸発する。したがって、後工程の底泥取除工程は水分が取り除かれた底泥に対して行うことになるので、底泥取除作業が容易となる。
【００１３】
請求項３に記載のアオコ増殖抑制方法は、請求項２に記載のアオコ増殖抑制方法において、
前記底泥干上工程の一定期間は、３０日以上であることを特徴とする。干し上げ期間を３０日以上とすることで、底泥に含まれる水分は大幅に減少し、底泥取除作業が容易に行い得る状態となると共に、底泥に含まれるミクロキスティスが干し上げにより死滅するため、仮に場所的、期間的又はコスト的な問題により底泥を全部取り除くことができなかった場合においても、翌年のアオコの増殖を抑えることができる。
【００１４】
請求項４に記載のアオコ増殖抑制方法は、請求項１〜３の何れか１項に記載のアオコ増殖抑制方法において、
前記底泥露出工程における前記所定の水深は、前記貯水池で太陽光が到達しない水深であることを特徴とする。このようにして貯水位を下げて露出する底泥は翌年の出水期には水面に没するが、太陽光が到達する水深に位置する。したがって、このような底泥を取り除くことでアオコ増殖の原因となるミクロキスティスを除去できることとなり、翌年のアオコの増殖を効果的に抑えることが可能となる。なお、太陽光が到達しない底泥に沈降したミクロキスティスは、翌年の出水期の増殖できる時期が来ても、太陽光が到達しないことにより光合成を行うことができないため，発芽率が低下して水面に浮上することができず、したがって増殖することもない。
【００１５】
請求項５に記載のアオコ増殖抑制方法は、請求項１〜４の何れか１項に記載のアオコ増殖抑制方法において、
前記底泥取除工程における前記所定の深さは、前記露出した底泥を調べて大多数のミクロキスティスが含まれる泥質層の厚さ分だけであることを特徴とする。ミクロキスティスは沈降して泥質層に多く存在する。実際の例として、ミクロキスティスは底泥表面から約１５ｃｍまでの泥質層に残存し、それ以上の深い部分にはほとんど残存していなかった。したがって、底泥の表面から大多数のミクロキスティスが含まれる泥質層の厚さ分だけ底泥を取り除くことで効果的にミクロキスティスを除去することができ、翌年のアオコの発生を効果的に抑えることができる。
【００１６】
請求項６に記載のアオコ増殖抑制方法は、請求項５に記載のアオコ増殖抑制方法において、
前記底泥取除工程は、前記底泥露出工程で露出した底泥の全面積の少なくとも５０％以上に対して行うことを特徴とする。期間的、場所的、又はコスト的な問題により露出した底泥の全部に対して底泥取除工程が実施できなかった場合でも、全底泥の面積の少なくとも５０％以上を取り除くことで、アオコの主原因種であるミクロキスティスの大部分が除去されることとなり、翌年のアオコの発生が大幅に抑制されることとなる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のアオコ増殖抑制方法によれば、ダム又は湖沼等の貯水池に出水期に増殖するアオコに係るアオコ増殖抑制方法において、前記貯水池の貯水位を非出水期に運用平均水位より所定の水深下げることにより前記貯水池の底泥を露出させる底泥露出工程と、該底泥露出工程により露出した底泥を表面から所定の深さだけ取り除く底泥取除工程と、を有するので、アオコの主原因種であるミクロキスティスを底泥と共に除去することができる。したがって、翌年のアオコ繁殖期が到来したときにはアオコの主原因種であるミクロキスティスが存在していないのでアオコは増殖することがない。その結果、低コストで効果的にアオコの発生を抑制することができ、貯水池の水面を清澄に保つことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】アオコの発生メカニズムの説明図である。
【図２】貯水池の平面図である。
【図３】各サンプルと各サンプルの採取場所の説明図である。
【図４】サンプルの写真と模式図である。
【図５】各サンプルとミクロキスティスの現存量の説明図である。
【図６】ミクロキスティスの現存量と底泥干上期間の説明図である。
【図７】本発明のアオコ増殖抑制方法のフローである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳述する。図１は、アオコ発生のメカニズムの説明図である。貯水池の断面の一例を示している。貯水位Ｓ１は洪水期におけるアオコ増殖期の平均運用水位を示している。アオコは出水期である６月から１０月の期間内、特に７月から９月にかけて増殖する。増殖のピークは８月上旬頃である。この時期を過ぎると、アオコの主原因種であるミクロキスティスが貯水池の底泥、棚又は斜面に沈降し、休眠細胞として越冬する。越冬したミクロキスティスは、翌年の水温が１８℃以上になる時期に、光合成と水温上昇により発芽し水面へ浮上する特性を持つ。浮上したミクロキスティスは増殖してアオコを大発生させることとなる。なお、貯水池の底泥、棚又は斜面に沈降したミクロキスティスの内、太陽光が到達しない底泥、棚又は斜面に沈降したミクロキスティスは、太陽光が到達しないため光合成が行われず、発芽率が低下して水面へ浮上することはない。すなわち、翌年の出水期に、太陽光の到達しない底泥等に沈降したミクロキスティスはアオコの増殖には寄与しない。ここで、図１の貯水位Ｓ２は、貯水位が平均運用水位Ｓ１から所定の水深下がった水位であり、貯水池の斜面又は棚の底泥が露出する水位の一例を示す（引用文献：矢沢賢一、柴田敏明「三春ダムにおける水質改善手法の検討」2007.6.26 平成19年度 国土交通省 東北地方整備局管内 技術研究発表会、論文）。
【００２０】
したがって、非出水期（１１月から翌年の５月の期間）に貯水池の水位を、アオコ発生期の平均運用水位Ｓ１から太陽光が到達しない水深、例えば約４ｍ下げて底泥を露出させ、その底泥に含まれているミクロキスティスを調べることで、上記の発生メカニズムの正当性が立証されることとなる。
【００２１】
以下、実際に底泥に含まれるミクロキスティスを調査した結果について示す。図２は、貯水池の平面図である。ダムはＯ地点にあり、貯水池は複雑な形状を示しており、ダム水位（貯水位）によって湛水しない地点も存在する。図２内で、ダム水位６ｍ時湛水する領域を領域Ａ、ダム水位１１ｍ時湛水する領域を領域Ｂとして示している。また、地点Ｐは、常時水中に没する地点である。
【００２２】
底泥に含まれるミクロキスティスを調べるために、非出水期のある時期に領域ＢのＣ−Ｃ’‘断面において、貯水位を下げて底泥を露出させ、一定期間干し上げを行い、底泥のサンプルを採取した。サンプルは、直径１０ｃｍの円筒管を底泥に２０〜３０ｃｍ差し込み、かく乱しないようにして採取した。また、確度を上げるためサンプル数は各地点で６個とした。
【００２３】
図３は、各サンプル（同図（ａ））と領域ＢのＣ−Ｃ’‘断面における各サンプルの採取位置（同図（ｂ））を示す。サンプルＮｏ．０は、貯水位１０．８０ｍの地点で干し上げ期間９０日のものである。サンプルＮｏ．１は、貯水位１０．８０ｍの地点で干し上げ期間７０日のものである。サンプルＮｏ．２は、貯水位１０．８０ｍの地点で干し上げ期間６０日のものである。サンプルＮｏ．３は、貯水位９．９６ｍの地点で干し上げ期間４６日のものである。サンプルＮｏ．４は、貯水位９．８２ｍの地点で干し上げ期間２０日のものである。なお、サンプルＮｏ．５は、Ｃ−Ｃ’断面には存在しておらず、貯水位８ｍ以下で常時水中にある箇所のもの（地点Ｐ）のものである。サンプルを採取した地点を図２で示すと、サンプルＮｏ．０〜４は、図２の領域Ｂ内の地点Ｑである。なお、この貯水池の出水期の平均運用水位は略１０．７ｍ（Ｈ１８〜２０年平均，Ｈ２０年は計画値採用）である。
【００２４】
図４は、上記のサンプルの模式図とサンプルＮｏ．４のサンプル写真である。サンプル写真を見ると底泥は明確に２層に分かれている（サンプル写真では左が底泥表面、右が底泥深層を表す）。すなわち、直径１０ｃｍ、長さ２０〜３０ｃｍの底泥のサンプルは、表面から深さ１５〜２０ｃｍで、泥質が主の層と砂質が主の層とに明確に分離している。各地点では前述のようにそれぞれサンプルを６個採取しているが、このうち任意に選んだ２個のサンプルの泥質層及び砂質層の上部３ｃｍ程度を分取して混ぜ合わせて、ミクロキスティス調査用のサンプルとした。
【００２５】
図５は、各サンプルのミクロキスティスの現存量を示す。縦軸はミクロキスティスの量（cells/cm3）であり、横軸はサンプルＮｏ．である。各サンプルＮｏ．で上とあるのは泥質主体の層（上層）について、下とあるのは砂質主体の層（下層）について示す。
【００２６】
分析結果を以下に示す。ミクロキスティスは全て休眠細胞（越冬細胞）の状態であった。現存量は、上層については、干し上げ期間が短い順に多い傾向があり、Ｎｏ．５（常時水中箇所）〜Ｎｏ．３（干し上げ期間４６日間）では、５〜６×１０3ells/cm3、Ｎｏ．２〜Ｎｏ．０（干し上げ期間６０〜９０日間）では、２〜４×１０3cells/cm3であった。下層については、サンプルＮｏ．５（常時水中箇所）が上層と同じレベルの６×１０3ells/cm3であった。サンプルＮｏ．５以外の現存量は少なかった。なお、ミクロキスティス以外のアオコの種は見つからなかった。
【００２７】
図６は、底泥中のミクロキスティスの現存量と干し上げ期間との関係を示す図である。同時に変化率についても示している。縦軸はミクロキスティスの量（cells/ｇ）と変化率（％）であり、横軸は干し上げ期間を示す。干し上げ期間が増えると底泥中のミクロキスティスの量が少なくなり、約３０日の干し上げでほぼ零となっている。ただし、図６は一例であり、他の場所で採取したミクロキスティスについて１０日程度で零となる場合もあったが、逆に３０日を過ぎても零にならない場合もあった（引用文献：矢沢賢一、柴田敏明「三春ダムにおける水質改善手法の検討」2007.6.26 平成19年度 国土交通省 東北地方整備局管内 技術研究発表会、論文）。
【００２８】
これらの結果から、貯水池の貯水位を下げ、露出させた底泥には、（１）アオコ原因種となる藍藻類ミクロキスティスの休眠細胞（越冬細胞）が存在していること、（２）ミクロキスティスは底泥表層部に集積しており、深度１５ｃｍ以下になると現存量は非常に少なくなること、（３）干し上げ期間が長い程ミクロキスティスの底泥中の現存量が少なくなる傾向にあること、が明確になった。
【００２９】
そこで、貯水池の貯水位を非出水期に運用平均水位より所定の水深下げることにより貯水池の底泥を露出させる底泥露出工程と、底泥露出工程により露出した底泥を表面から所定の深さだけ取り除く底泥取除工程とによってアオコ増殖を抑制することが可能である。ここで、底泥露出工程の後であって底泥取除工程の前に、底泥露出工程により露出した底泥を一定期間干し上げる底泥干上工程を設けても良い。
【００３０】
図７は、本発明のアオコ増殖抑制方法のフローである。まず、１１月から翌年の４月までの非出水期に、貯水池の貯水位を所定の水深下げて底泥を露出させる（底泥露出工程、ステップＳ１０）。この底泥露出工程における所定の水深は、貯水池で太陽光が到達しない水深であることが好適である。このようにして貯水位を下げて露出する底泥は翌年の出水期には水面に没するが、太陽光が到達する水深に位置し、このような底泥に含まれるミクロキスティスは光合成と水温上昇により発芽しアオコ増殖の原因となる。
【００３１】
次に、底泥露出工程の後に、底泥露出工程により露出した底泥を一定期間干し上げる（底泥干上工程、ステップＳ１２）。この底泥干上工程を実行することにより、底泥に含まれる水分が干し上げ日水に比例してある程度蒸発する。したがって、後工程の底泥取除工程は水分が取り除かれた底泥に対して行うことになるので、底泥取除作業が容易となる。
【００３２】
特に、底泥干上工程の一定期間を３０日以上とすることで、底泥に含まれる水分は大幅に減少し、底泥取除作業が容易に行い得る状態となると共に、底泥に含まれるミクロキスティスが干し上げにより死滅するため、仮に場所的、コスト的、期間的な問題により干し上げした底泥を全部取り除くことができなかった場合においても、翌年のアオコの増殖を抑えることができる。
【００３３】
次に、干し上げした底泥を表面から所定の深さだけ取り除く（底泥取除工程、ステップＳ１６）。この底泥取除工程によってミクロキスティスが除去され、翌年アオコが増殖する時期が来ても、その原因種であるミクロキスティスが除去されているのでアオコは増殖しないこととなる。このようにしてアオコ発生の問題を根本的に解決することが可能である。
【００３４】
なお、上記の底泥取除工程においては、露出した底泥の表面からミクロキスティスが含まれる泥質層の厚さ分だけ取り除けば良い。すなわち、ミクロキスティスは底泥表面から泥質層に多く残存し、それ以上の部分（砂質層）にはほとんど残存していないことが証明されているからである。したがって、底泥の表面から大多数のミクロキスティスが含まれる泥質層の厚さ分だけ底泥を取り除くことで効果的にミクロキスティスを除去することができ、翌年のアオコの発生を効果的に抑えることができる。
【００３５】
なお、太陽光が到達しない底泥、棚、又は斜面等に沈降したミクロキスティスは、翌年の出水期の増殖できる時期が来て水温が上昇しても、太陽光が到達せず光合成を行うことができないため発芽率が低下して水面に浮上することができず、したがってアオコを増殖することもない。
【００３６】
また、上記の底泥取除工程は、底泥露出工程で露出した底泥の全面積の少なくとも５０％以上に対して行うことが望ましい。期間的、場所的、又はコスト的な問題により露出した底泥の全部に対して底泥取除工程が実施できなかった場合でも、全底泥の面積の少なくとも５０％以上を取り除くことで、アオコの主原因種であるミクロキスティスの大部分が除去されることとなり、翌年のアオコの発生が大幅に抑制されることとなる。
【００３７】
なお、底泥取除工程において、露出した底泥を取り除く作業は、ブルドーザで底泥を漉取ることにより行うのが好適である。漉取った底泥は、トラック等で処分場所に搬送され、産業廃棄物として処分される。底泥にはミクロキスティスが含まれているので堆肥としての有効利用も考えられる。
【００３８】
本発明の実施の形態によれば、ダム又は湖沼等の貯水池に出水期に増殖するアオコに係るアオコ増殖抑制方法において、前記貯水池の貯水位を非出水期に運用平均水位より所定の水深下げることにより前記貯水池の底泥を露出させる底泥露出工程と、該底泥露出工程により露出した底泥を表面から所定の深さだけ取り除く底泥取除工程と、を有するので、アオコの主原因種であるミクロキスティスを除去することができる。したがって、翌年のアオコ繁殖期が到来したときにはアオコの主原因種であるミクロキスティスが存在していないのでアオコは増殖することがない。その結果、低コストで効果的にアオコの増殖を抑制することができ、貯水池の水面を清澄に保つことが可能である。
【００３９】
また、近年アオコの発生と発電放流水発泡現象が関連付けられ、発泡がもたらす影響について詳細に研究が為されている。本発明によってアオコの発生が抑えられればこの発泡現象も抑えることが可能である。
【００４０】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、底泥干上工程は、日干しにより行っているが、熱源により強制的に露出した底泥を乾燥させることも可能である。また、底泥取除工程はブルドーザで底泥を漉取っているが、その他の方法でも良い。
【符号の説明】
【００４１】
Ｏ  ダムの位置  
Ｐ  常時水中箇所
領域Ａ  ダム水位６ｍ時湛水域
領域Ｂ  ダム水位１１ｍ時湛水域
Ｓ１  出水期の平均運用水位
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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